醫用中心負壓站與液氧汽化器結合的節能改造

齊在然 劉青

青島大學附屬醫院后勤管理部 山東青島 266000

目前，現代化醫院必備中心供氧系統、中心吸引系統、壓縮空氣系統三種醫用氣體供應裝置，其配置及運行是衡量醫院建設水平、設施設備管理水平以及綜合水平的重要因素，其中中心負壓系統是醫院現代化的標志之一，現國內醫療系統使用的醫用中心負壓站系統主要分為兩種：油冷（冷卻方式：油冷）負壓機組以及水循環式（冷卻方式：水冷）負壓機組[1]。

油冷負壓機組因購置設備的造價較高，以及后期維護保養費用成本較高等系列問題并不被廣泛使用。目前我國大多數醫院因水循環負壓機組系統造價低及維護便捷，而被廣泛使用。水循環系統的主要缺點為：由于負壓機組的冷卻方式為水冷卻，故而造成較大的水資源浪費。

基于以上情況，為提高水循環式負壓機組及液氧汽化器的工作效率，減少能源浪費，做出如下兩項分析及節能改造設計。

1 水循環式真空泵工作原理

水循環負壓機組主要由真空泵、電動機及壓力控制電磁閥、冷卻水箱及配套管道組成。其運行方式為水環式真空負壓方式，其工作原理為當水環式真空泵的葉輪逆時針旋轉時，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環。水環的下部分內表面恰好與葉輪輪盒相切，水環的上部內表面剛好與葉片頂端接觸（實際上葉片在水環內有一定的插入深度）。此時葉輪輪殼與水環內界面之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被水環式真空泵的葉輪葉片分成和葉片數目相等的若干個小腔。如果以葉輪的下部0℃為起點，那么水環式真空泵的葉輪在旋轉前180℃時小腔的容積由小變大，而且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕，當水環式真空泵的葉輪繼續旋轉時，小腔由大變小，使氣體被壓縮，當小腔與排氣口相通時，氣體便被排出水環式真空泵外，泵內形成真空區。由于真空泵連續運行，形成連續不斷的真空輸出[2]。

真壓泵運行所產生的氣體在泵腔內壓縮產生熱量,所以需要用水冷的方式對泵體進行降溫。由于氣體在泵腔內壓縮產生熱量，所以需要每次循環水溫都會有溫升。運轉時間越長，溫度上升越嚴重。隨著水溫升高，水環泵的氣量，真空度會有不同程度下降，反之，由于水環泵氣量下降，造成所需運行時間會加長。

據測算，夏天有些地方，循環水溫可以達到68℃。水環泵的真空度與吸氣量與溫度關聯密切，當水溫35℃時，實際氣量大概只有標配氣量的80%；當水溫達到50℃時，實際氣量只有標配氣量的55%左右。我們假設醫院的用氣量一定，由于溫度升高，真空泵氣量衰減，加大了泵的運行時間，由于泵運行時間增長，又加大了水的溫升，以此形成的惡性循環，只能應用水直排的方式。若不循環使用，雖然降低了水溫，泵吸力大，缺點是浪費水，一天數噸到數十噸，嚴重影響經濟效益和節能減排指標[3]。

目前我院有三臺負壓泵，每天三臺交替工作，并有一臺輔助工作，折合后為1.5臺24小時工作。每臺負壓泵耗水量在1.2立方/小時左右,我院目前水費5元/立方米。以次，根據所得數據核算：每年這一個站消耗水費，即等于負壓系統水費：[（1.5×1.2立方×24小時）×5元/立方]×（12×30天）=79056元/年

2 中心供氧站液氧工作原理

目前大多數醫院采用液氧供氧方式。醫院氧氣通過液氧儲罐、汽化器、減壓裝置和管道輸送到各病房的終端處供臨床使用。中心供氧系統工作原理是將氧氣氣源集中于一處，氣源的高壓氧氣經減壓后，通過管道輸送到各個用氣終端。液態氧經由汽化器通過光合作用吸收熱量進行液態氧的氣化，再經調壓器系統減壓后通過管路輸送到各個終端用氣點。目前由于各醫院用氣量比較大，液氧站的汽化器結露積霜量較大，從而導致液氧的氣化效率比較低、效果差，氣體汽化速度慢，過氣管道帶有液態氧等情況存在，造成液氧的損耗和浪費。需要人工頻繁對汽化器進行清露除冰霜的工作[4]。

3 節能方案工作原理

充分利用中心負壓站的負壓汽水分離器中的熱水高溫與液氧汽化器的低溫完成熱交換，達到節能目的。具體實施方案為負壓汽水分離器中的高溫熱水通過管道泵加壓循環，經由管道循環輸送到液氧汽化器，設置管道交錯排列布置在汽化器中，做一次熱交換。分離器中水溫會下降，汽化器的溫度會提高。從而減少負壓站真壓泵對冷卻水的浪費，并提高汽化器的氣化效率，從而減少液氧的損耗浪費。達到負壓真空泵的水溫要求以及液氧的氣化標準要求。因此中心供氧結合負壓站的實際情況，在技術上通過系統的設計改造完全可以達到相互輔助節能的要求。